Je nach Entwicklungsstand und Alter haben Kinder in ihrem Alltag viele Möglichkeiten, Kerzenflammen und ihre

Eigenschaften zu erleben und zu erkunden. Sie ...

• können ein Teelicht mithilfe eines Feuerzeugs oder Streichholzes anzünden.
• spüren die heiße Luft, wenn sie ihre Hand über eine Kerzenflamme halten.
• kennen Heißluftballons, welche durch eine Flamme unterhalb des Ballons angetrieben werden.
• wissen, dass sich Gegenstände oberhalb einer Kerzenflamme sehr stark erwärmen und sogar anfangen können zu brennen.
• kennen die Weihnachtspyramide, die sich je nach Stellung der Flügel unterschiedlich schnell und in verschiedene Richtungen dreht.

Die Vorstellungen von Kindern sind stark durch Alltagserfahrungen geprägt, was sich in ihrer Sprache widerspiegelt:

• „Man darf nicht seine Hand über die Kerze halten, das wird nämlich heiß!“
• „Um eine Kerze wird es immer schön warm, wegen der Flamme.“
• „Heißluftballons fliegen, weil da ein Feuer brennt, das pustet den Ballon immer auf!“

WORTSPEICHER
Kerze · brennen · Licht · leuchten · Karussell · drehen · Luft · warm · Spirale

Nicht das Alter der Kinder ist entscheidend, sondern die Erfahrungen, die die Kinder bereits mit Teelichtern und Kerzenflammen gesammelt haben. Knüpfen Sie an diese Vorerfahrungen an.

Stellen Sie den Kindern einen geschützten Rahmen zur Verfügung, in dem sie weitere wertvolle Erfahrungen zu Kerzenflammen sammeln können. Als Einstiegsimpuls bedarf es den Sicherheitsregeln zu einem kompetenten Umgang mit Feuer (siehe roter Kasten). Es ist wichtig, darauf zu achten, dass die Kerzenflamme einigen Abstand zur Spirale hat, damit nichts anbrennt.

Lassen Sie die Kinder zunächst beobachten und gehen Sie im Anschluss mit ihren Vermutungen in den Austausch. Sie sollten dabei den Kindern die Möglichkeit geben, eigene Ideen auszusprechen und zu verwirklichen. Sollte es zu Schwierigkeiten kommen, können Sie den Kindern einige Impulse geben, wie diese die Lernumgebung weiter gestalten können.

Zunächst können die Kinder die Spirale selbst in Bewegung versetzen. Zum Beispiel durch einen Strohhalm, den sie auf die Spirale gerichtet halten und gezielt Luft auf diese pusten. Dadurch bekommen sie erstmals ein Gefühl für die Spirale und ihre Drehung.

WEITERE IDEEN

• Zur Weiterführung auf das Element Luft eingehen: Wie verhält sich heiße Luft? Welche Eigenschaften hat Luft allgemein? Wie wird Luft im Alltag für die Kinder greifbar?

Die Spirale wird durch einen aufsteigenden Luftstrom bewegt, welcher durch das brennende Teelicht entsteht. Außerdem muss die Spirale in einem bestimmten Winkel zum aufsteigenden Luftstrom stehen, damit die Teilchen der erwärmten Luft die Spirale in Bewegung setzen.

Konvektion (Wärmeströmung)

Wird eine Kerze entzündet, erwärmt sich die Luft oberhalb der Kerzenflamme. Das heißt, die Teilchen der Luft bewegen sich in der warmen Luft schneller und benötigen dabei mehr Platz. Die erwärmte Luft dehnt sich aus und es sind weniger Teilchen pro Kubikmeter in der Luft vorhanden. Die erwärmte Luft und die heißen Verbrennungsgase der Kerze haben eine geringere Dichte als die umgebende kältere Luft. Dadurch steigt die warme Luft nach oben und die umliegende kalte Luft strömt sofort nach. Diese wird wiederum durch die Kerzenflamme erwärmt und steigt ebenfalls auf. Es entsteht eine Wärmeströmung. Je mehr Kerzen angezündet werden, umso größer wird die Bewegungsenergie der Teilchen und die Spirale wird schneller. Vorausgesetzt, der Winkel zur erwärmten Luft ist optimal.

Winkel der Spirale zum erwärmten Luftstrom

Die erwärmten Teilchen prallen auf die Unterseite des schräg gestellten Bands der Spirale und geben der Spirale ständig einen Impuls. Die Spirale erhält also ständig neuen Schwung. Die Teilchen werden nach dem Auftreffen auf die Spirale im Einfallswinkel zurückgelenkt und steigen schräg weiter nach oben. Bei einem Winkel von 45 Grad kann die erwärmte Luft den größtmöglichen Impuls übertragen. Dieser Impuls ist bei der Spirale immer nach außen gerichtet, weshalb sich die Spirale, je nach Stellung des Bandes, rechtsrum oder linksrum dreht. Ist die Spirale steiler, streift mehr Luft an der Spirale vorbei. Ist die Spirale flacher ausgerichtet, drückt die aufsteigende Warmluft die Spirale eher hoch als vorwärts. Das Band der Spirale muss also auf allen Seiten optimal ausgerichtet sein, damit sich die Impulse nicht aufheben und die Spirale sich optimal drehen kann.